(57)【要約】【課題】ハイドレート生成速度を落とすことなく、噴射口の閉塞を解消できる手段を提供する。【解決手段】ハイドレート生成器１の液ｗ中にガスｇを噴射する気泡分散装置２ａの噴射口３近傍に加熱手段２１ａを設置する。【選択図】図１
2013198882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置の噴射口近傍に加熱手段を設置することを特徴とする気泡分散装置の閉塞回避装置。
【請求項２】
ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置の噴射口近傍に加熱手段を設置し、前記気泡分散装置にガスを供給するガス管に流量計を設け、前記ハイドレート生成器内とガス管内との差圧を計る差圧計を設け、更に、ハイドレート生成器内とガス管内との差圧が初期運転時よりも３０％以上上昇した時及び／又はガス流量が初期運転時よりも２０％以上ダウンした時、気泡分散装置の噴射口近傍を、閉塞又は閉塞の兆候が解消するまで加熱するように指令する制御装置を設けたことを特徴とする気泡分散装置の閉塞回避装置。
【請求項３】
ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置が単管式又は多管式ノズルから成ることを特徴とする請求項１又は２記載の気泡分散装置の閉塞回避装置。
【請求項４】
ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置が断面凹形の加熱ジャケットの窪みにタイル状に形成した焼結金属製のノズルを装着して成ることを特徴とする請求項１又は２記載の気泡分散装置の閉塞回避装置。
【請求項５】
ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置が加熱ジャケットのガス噴射側に設けた多数の窪みに、同窪みと同形に形成した焼結金属製のノズルを装着して成ることを特徴とする請求項１又は２記載の気泡分散装置の閉塞回避装置。
【請求項６】
ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置の噴射口の閉塞又は閉塞の兆候が生じた時、閉塞又は閉塞の兆候が解消するまで気泡分散装置の噴射口近傍を加熱することを特徴とする気泡分散装置の閉塞回避方法。
【請求項７】
ハイドレート生成器内の未反応ガスと供給ガスとの差圧が初期運転時よりも３０％以上上昇した時及び／又はガス流量が初期運転時よりも２０％以上ダウンした時、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置の噴射口近傍を、閉塞又は閉塞の兆候が解消するまで加熱することを特徴とする請求項６記載の気泡分散装置の閉塞回避方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気泡分散装置の閉塞回避方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドレートを大量、かつ、高速に製造しようとする場合、攪拌バブリングや気泡塔などのガスを生成器の液中に噴射するハイドレート生成技術において、気液接触を増進する目的で気泡分散装置を設置することがある。前述の装置では、ハイドレートの生成速度向上を狙うため、液温およびガス温度をハイドレート生成条件の平衡温度以下にして運転することが理想的である。
【０００３】
しかしながら、系内雰囲気、特に、気泡分散装置付近の液温がハイドレート生成条件下（平衡温度以下）にあることから、気泡分散装置出口（以下、噴射口と記す。）においてハイドレートが生成し、閉塞に至ることが多い。
【０００４】
閉塞回避策としては、従来、以下の２点の対応が行われていた。
【０００５】
（ａ）噴射口にハイドレート生成が起こらないように、ガス温度を平衡温度以上に加熱して供給する（閉塞防止処置）。
【０００６】
（ｂ）噴射口の閉塞が起きた後、液温を平衡温度以上に加熱して閉塞を解消する（閉塞解除処置）。
【０００７】
しかし、上記の閉塞回避策は、過剰な温熱を与えることによるハイドレート生成量の減少、閉塞の解消に当てる時間の無駄（正味の運転時間ロス）、および温熱によるエネルギー消費増加が問題であった。特に、装置規模が大きくなった場合のインパクトが大である。
【０００８】
類似の案件としては、熱交換器閉塞防止の制御方法として、低温恒温槽内の冷媒を、熱交換器を閉塞しているハイドレートを融解する温度まで上昇させ、加熱された冷媒を低温恒温槽と熱交換器との間で循環させるようにした発明（例えば、特許文献１参照。）が提案されているが、この発明の場合も、上記のように、過剰な温熱を与えることによるハイドレート生成量の減少、閉塞の解消に当てる時間の無駄（正味の運転時間ロス）、および温熱によるエネルギー消費増加が問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２４３８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような問題を解消するため、本発明は、ハイドレート生成速度を落とすことなく、噴射口の閉塞又は閉塞の兆候を解消できる手段を提供すること、また、ハイドレート生成工程において、運転時間のロスおよびエネルギー消費を抑える手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避装置は、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置の噴射口近傍に加熱手段を設置することを特徴とするものである。
【００１２】
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避装置は、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置の噴射口近傍に加熱手段を設置し、前記気泡分散装置にガスを供給するガス管に流量計を設け、前記ハイドレート生成器内とガス管内との差圧を計る差圧計を設け、更に、ハイドレート生成器内とガス管内との差圧が初期運転時よりも３０％以上上昇した時及び／又はガス流量が初期運転時よりも２０％以上ダウンした時、気泡分散装置の噴射口近傍を、閉塞又は閉塞の兆候が解消するまで加熱するように指令する制御装置を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避装置は、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置が単管式又は多管式ノズルから成ることを特徴とするものである。
【００１４】
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避装置は、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置が断面凹形の加熱ジャケットの窪みにタイル状に形成した焼結金属製のノズルを装着して成ることを特徴とするものである。
【００１５】
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避装置は、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置が加熱ジャケットのガス噴射側に設けた多数の窪みに、同窪みと同形に形成した焼結金属製のノズルを装着して成ることを特徴とするものである。
【００１６】
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避方法は、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置の噴射口の閉塞又は閉塞の兆候が生じた時、閉塞又は閉塞の兆候が解消するまで気泡分散装置の噴射口近傍を加熱することを特徴とするものである。
【００１７】
本願に係る気泡分散装置の閉塞回避方法は、ハイドレート生成器内の未反応ガスと供給ガスとの差圧が初期運転時よりも３０％以上上昇した時及び／又はガス流量が初期運転時よりも２０％以上ダウンした時、ハイドレート生成器の液中にガスを噴射する気泡分散装置の噴射口近傍を、閉塞又は閉塞の兆候が解消するまで加熱することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、完全閉塞に至らずにガス供給が滞りなく行えることにより、正味の運転時間を延ばすことが可能となる。また、閉塞箇所をピンポイントで加熱することで熱量を大幅に削減でき、熱的に高効率な生成プロセスを実現可能である。また、閉塞兆候が確認された時のみヒーティングを行ない、閉塞の兆候が解消された際にヒーティングを止めるため、ガスの主流が温まり難く、ハイドレート生成速度が落ちにくい。また、フィードバック制御機構が働かず完全閉塞した後でも閉塞箇所をピンポイントで加熱可能なため、従来の閉塞解消方法と比べて、短時間で復旧することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の方法を適用したハイドレート生成装置の概略構成図である。
【図２】ノズルの噴射口の閉塞状態を示す説明図であり、（ａ）は閉塞なし（理想状態）、（ｂ）は閉塞兆候（過渡期）、（ｃ）は閉塞状態を示す。
【図３】単管式ノズルの拡大図である。
【図４】焼結金属を用いた小型ノズルの断面図である。
【図５】多管式ノズルの斜視図である。
【図６】焼結金属を用いた大型ノズルであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２１】
図１に示すように、ハイドレート生成器１は、その底部近傍に気泡分散装置の一種である単管形のノズル２ａを設け、このノズル２ａからハイドレート生成器１内の水中にガスｇを噴射するようになっている。ノズル２ａから噴射されたガスｇは、水ｗと水和反応してハイドレートｈとなる。ハイドレートｈは、スラリー供給管４を通って脱水装置（図示せず）に供給される。水ｗは、給水管５を通って補給され、ハイドレート生成器１の上部空間に溜まった未反応ガスｇ’は、戻し配管６を通ってガス管７に戻される。戻し配管６は、ブロア８を備えている。
【００２２】
ハイドレート生成器１は、その側方に設けた循環ライン９によってハイドレート生成器１内の水ｗを循環するようになっている。循環ライン９は、水ｗを循環させる循環ポンプ１０および反応熱を除去する熱交換器１１を備えている。また、ハイドレート生成器１内の攪拌は、攪拌機１２によって行われる。
【００２３】
上記ノズル２ａは、先端部に加熱手段の一種である加熱ジャケット２１ａを設け、この加熱ジャケット２１ａによってノズル２ａの噴射口近傍を加熱するようになっている。ノズル２ａの噴射口近傍とは、気液接触が起こるノズル２ａの噴射口（出口）３からノズル２ａの入口側に向かって所定の距離Ｌだけ離れた位置１３に至る範囲又は領域を云う（図２（ｃ）参照）。所定の距離Ｌとしては、１ｃｍ程度が望ましい。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、ガスｇは、ノズル２ａの噴射口（出口）３より気泡ａとなって噴射されるが（閉塞無し（理想状態））、噴射口３がハイドレート生成環境下にあることから、図２（ｂ）に示すように、徐々にノズル２ａの内壁面にハイドレートｈが付着するようになる（閉塞兆候（過渡期））。次いで、図２（ｃ）に示すように、ハイドレートｈが蓋のように噴射口３の全面を覆い、噴射口３が完全に閉塞される（閉塞状態）。このため、加熱手段の設置場所の選定が重要になる。
【００２５】
上記ノズル２ａは、図３に示すように、加熱手段として、噴出口（出口）３の近傍に加熱ジャケット２１ａを設置している。加熱ジャケット２１ａは、ノズル２ａよりも大径の胴部２２を有し、ノズル２ａと胴部２２間の隙間は、円環状の上端板２３および下端板（図示ぜず）によって液密状に塞がれている。上端板２３は、ノズル２ａの噴射口（出口）３および胴部２２の上端と同一水平面になっている。また、加熱ジャケット２１ａは、胴部２２に加熱媒体の供給管２４および流出管２５を備え、供給管２４は、バルブ１４を備えている。
【００２６】
上記ガス管７は、ガス流量計１５を備えている。符号１６は、差圧計であり、その一方の導管１７はハイドレート生成器１の上部空間と連通し、他の一方の導管１８はガス管７と連通している。また、符号１９は、制御装置であり、少なくとも、次の三つの機能を備えている。
【００２７】
（ａ）  差圧計１６で計測される差圧が初期運転時よりも３０％以上上昇した時に加熱手段のバルブ１４を開き、差圧計１６で計測される差圧が初期運転時と同レベルに復帰した時、バルブ１４を閉じる。
【００２８】
（ｂ）  ガス管７内のガス流量が初期運転時よりも２０％以上ダウンした時にバルブ１４を開き、ガス管７内のガス流量が初期運転時と同レベルに復帰した時、バルブ１４を閉じる。
【００２９】
（ｃ）  差圧計１６で計測される差圧が初期運転時よりも１０％上昇するとともに、ガス管７内のガス流量が初期運転時よりも１０％ダウンした時にバルブ１４を開き、差圧計１６で計測される差圧が初期運転時と同レベルに復帰するとともに、ガス管７内のガス流量が初期運転時と同レベルに復帰した時、バルブ１４を閉じる。
【００３０】
次に、差圧計１６を用いて加熱手段のバルブ１４を制御する場合について説明する。
【００３１】
上記のように、ノズル２ａから噴射されたガスｇは、水ｗと水和反応してハイドレートｈとなる。ハイドレートｈは、スラリー供給管４を通って脱水装置（図示せず）に供給される。水ｗは、給水管５を通って補給される。ハイドレート生成器１の上部空間に溜まった未反応ガスｇ’は、戻し配管６を通ってガス管７に戻され、ハイドレート生成器１内の水ｗは、循環ライン９によって循環される。
【００３２】
ハイドレート生成器１内は、ハイドレート生成条件下にあることから、ノズル２ａの噴射口（出口）３にハイドレートｈが生成してノズル２ａの噴射口（出口）３が次第に狭くなり（図２（ｂ）参照）、閉塞に至ることが多い（図２（ｃ）参照）。
【００３３】
ノズル２ａの噴射口（出口）３の閉塞が進行して、差圧計１６で計測される差圧が初期運転時よりも３０％以上上昇した際、差圧計１６の信号を入力した制御装置１９の指令によってバルブ１４が開き、加熱媒体の一種である温水ｃが加熱ジャッケット２１ａに供給される。
【００３４】
加熱ジャッケット２１ａに温水ｃが供給されると、ノズル２ａの噴射口（出口）３を閉塞していたハイドレートｈが加熱分解して消滅し、再度、ノズル２ａの噴射口（出口）３からガスｇが噴射する。そして、差圧計１６で計測される差圧が初期運転時のレベルに復帰した時、制御装置１９の指令によってバルブ１４が閉じられる。
【００３５】
以上の説明では、気泡分散装置として単管形のノズル２ａを適用した場合について説明したが、単管形のノズル２ａに限定されることはない。小型の気泡分散装置の場合は、単管形のノズル２ａの代わりに焼結金属等を利用することができる。
【００３６】
焼結金属利用の場合は、図４に示すように、断面凹形の加熱ジャケット２１ｂの窪みにタイル状に形成した焼結金属製のノズル２ｂを装着する。この場合、ガス導管２７は、加熱ジャケット２１ｂの底部を貫通して焼結金属製のノズル２ｂの底面に達している。
【００３７】
大型化してガス処理量を増す場合は、図５に示すように、径の大きな中空状の加熱ジャケット２１ｄに多数のノズル２ｄの先端部を貫通装着させた形状とする（多管ノズル方式）。また、図６に示すように、径の大きな中空状の加熱ジャケット２１ｅのガス噴射側に設けた六角形の多数の窪みに六角形に形成した焼結金属製のノズル２ｅを装着する。なお、窪みやノズル２ｅの形状は、六角形に限定するものではなく、任意の形状を選択することができる。この場合、各窪みにガス導管が連通している。
【００３８】
上記のように、加熱手段に加熱ジャケット２１ａ〜２１ｅを用いる場合は、母液（ハイドレート生成器１内の水ｗ）を、極力、温めたくないので、ガス導管や加熱手段の外側（母液と接触する面）に断熱材を巻き付ける等の措置を講ずることで、より高効率な閉塞解消機構となる。また、熱源に電気ヒーターを使用する場合も加熱手段外側に断熱材を巻き付ける等の措置をした方がよい。また、当然ながら、導線が液中に浸っているため、絶縁皮膜で覆われていなければならない。
【００３９】
更に、加熱手段の制御方法として、差圧計を用いた場合について説明したが、加熱手段の制御方法としては、例えば、ガス流量計１５で計測させるガス流量に基づいて制御してもよい。また、ガス流量計１５で計測させるガス流量および差圧計１６で計測される差圧の両方に基づいて制御してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  ハイドレート生成器
２ａ  気泡分散装置
３  噴射口
２１ａ  加熱手段
ｇ  ガス
ｗ  液
【図１】
2013198882.tif 000003
【図２】
2013198882.tif 000004
【図３】
2013198882.tif 000005
【図４】
2013198882.tif 000006
【図５】
2013198882.tif 000007
【図６】
2013198882.tif 000008